西藏白容—崗講銅(鉬)礦三維地質(zhì)建模及儲量估算

堅潤堂 楊 帆 王巖梅 韓艷韋

(1.中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院，云南昆明650051;2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣東 廣州510640)

白容—崗講銅( 鉬) 礦區(qū)位于西藏東南部、拉薩市西部的雅魯藏布江中游北岸尼木縣境內(nèi)，區(qū)域上位于岡底斯斑巖銅礦帶的中段，屬雅魯藏布江縫合帶北側(cè)岡底斯火山—巖漿弧EW 向構(gòu)造帶與念青唐古拉NE—近SN 向構(gòu)造帶的交匯部位［1-4］，為一座具大型—超大型遠(yuǎn)景規(guī)模的斑巖型銅( 鉬) 礦床［5］。三維地質(zhì)建模技術(shù)可真實、形象地展現(xiàn)各地質(zhì)體之間的三維空間關(guān)系，在資源儲量估算方面得到了廣泛的應(yīng)用研究［6-8］。為此，采用DIMINE 軟件［9-16］構(gòu)建了該礦區(qū)三維地質(zhì)模型，并采用距離冪次反比法對礦床資源儲量進(jìn)行估算，為實現(xiàn)礦山資源動態(tài)管理提供參考。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

白容—崗講銅( 鉬) 礦區(qū)位于雅魯藏布江板塊縫合帶以北帕古—熱堆脆韌性剪切帶附近，為岡底斯成礦帶中段斑巖型銅多金屬典型礦床，區(qū)內(nèi)以大面積出露喜馬拉雅期酸性淺成—超淺成侵入巖和多期次脈巖穿插為特征。區(qū)內(nèi)出露地層主要為白堊系上統(tǒng)設(shè)興組一段( K2S1) 和第四系( Q) 。構(gòu)造以近EW 向和SN 向2 組斷裂為主，次為派生的NW 向和部分NE向斷裂。巖漿巖體為復(fù)式巖體，主要出露含礦二長花崗斑巖、含巨斑角閃黑云二長花崗巖、花崗閃長斑巖，次為流紋斑巖、英云閃長玢巖、英安斑巖，及少量安山玢巖、煌斑巖。

2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及三維地表模型

2.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立

西藏白容—崗講銅( 鉬) 礦地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源主要包括空間數(shù)據(jù)和二維矢量圖件( 平面圖、剖面圖) 。首先在Excel 軟件中分別錄入鉆孔孔口文件、鉆孔測斜文件和鉆孔樣品文件，以“. xls”或“. csv”格式保存;然后將其導(dǎo)入到DIMINE 軟件中對樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗和修正; 最后將其合并完成地質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。

2.2 三維地表模型構(gòu)建

白容—崗講銅( 鉬) 礦區(qū)地表模型由1∶ 10 000及1∶ 2 000 礦區(qū)地形圖組合而成，并在礦區(qū)DTM 的基礎(chǔ)上建立了構(gòu)筑物、自然水系等模型，形成了較為完整的地表三維模型，見圖1。

圖1 礦區(qū)三維地表模型Fig.1 Three-dimensional surface model of mining area

3 礦體模型與巖體模型

3.1 礦體模型構(gòu)建

3.1.1 礦體初期圈定

將已有的礦區(qū)28 條勘探剖面進(jìn)行矢量化，導(dǎo)入DIMINE 軟件中與三維地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫對照，按照Cu含量≥0.2%、Mo 含量≥0.03%的圈礦指標(biāo)重新解譯剖面礦體線，共解譯出礦區(qū)內(nèi)39 條勘探線，建立了銅礦體模型279 個( 稱為0.2Cu 礦體) ( 見圖2) ，鉬礦體模型280 個( 稱為0.03Mo 礦體) ( 見圖3) ，2 種礦種三維模型復(fù)合結(jié)果見圖4。

圖2 0.2Cu 礦體三維模型Fig.2 Three-dimensional model of the 0.2-copper ore-body

圖3 0.03Mo 礦體三維模型Fig.3 Three-dimensional model of the 0.03-molybdenum ore-body

3.1.2 礦體重新圈定

以Cu 含量≥0.1%為圈礦指標(biāo)，對照空間地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫對各剖面重新解譯圈定礦體線，建立銅礦體模型238 個( 稱為0.1Cu 礦體) ，礦體體積約6.82億m3，0.1Cu 礦體三維模型見圖5。

圖5 0.1Cu 礦體三維模型Fig.5 Three-dimensional model of the 0.1-copper ore-body in mining area

3.1.3 礦體模型調(diào)整

由于0.2Cu 礦體模型在空間形態(tài)上與0.1Cu 礦體存在交叉、且礦體走向不一致，為此，在0.1Cu 礦體空間形態(tài)的基礎(chǔ)上，對0.2Cu 礦體進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整后的模型稱為0.2Cu 礦體，其與0.1Cu 礦體模型的復(fù)合結(jié)果見圖6。由圖6 可知，調(diào)整后的0.2Cu 礦體模型已包含在0.1Cu 礦體模型中。

圖6 0.1Cu 礦體與0.2Cu 礦體的三維復(fù)合模型Fig.6 Three-dimensional composition model of the 0.1-copper and 0.2-copper ore-body

3.2 巖體模型創(chuàng)建

在已有的勘探線剖面上提取巖體線，主要包括二長花崗斑巖、英云閃長玢巖、花崗閃長斑巖、第四系各巖體或地層的輪廓線。白容礦區(qū)5 條勘探線以及崗講礦區(qū)6 條勘探線無勘探線剖面，則根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)庫所提供的巖性信息進(jìn)行風(fēng)格顯示，在此基礎(chǔ)上解譯出巖體線。有勘探線剖面的巖體線可根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)庫巖性風(fēng)格顯示的情況進(jìn)行檢核和調(diào)整。巖體線解譯出后，綜合運用線編輯的點、線清理、區(qū)域劃分等功能，創(chuàng)建該礦區(qū)完整的巖體模型，如圖7 所示。

4 資源儲量估算

4.1 空白塊段模型

在綜合分析白容—崗講銅礦體形態(tài)和特征的基礎(chǔ)上，確定了以20 m×20 m ×12 m 的為基礎(chǔ)塊尺寸以及白容—崗講銅礦空白塊段模型參數(shù)，見表1。

4.2 品位估值

品位估值方法主要有距離冪反比法、趨勢面法、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法( 普通克里格法、對數(shù)克里格法、泛克里格法等) ，該類方法都是根據(jù)單元塊周圍一定范圍( 搜索半徑) 內(nèi)的已知樣品點，對該單元塊進(jìn)行估值［17-20］。距離冪次反比法是一種與空間距離有關(guān)的插值方法，按距離越近權(quán)重值越大的原則計算插值點值，用若干臨近點的線性加權(quán)來擬合估計點的值，具有應(yīng)用簡單、計算結(jié)果可靠、準(zhǔn)確等特征，因而，本研究采用該方法對Cu、Mo 品位進(jìn)行估值。

表1 塊段模型參數(shù)Table 1 Parameters of the block model m

4.2.1 估值參數(shù)、約束條件設(shè)置

根據(jù)白容—崗講銅礦礦體形態(tài)特點，確定橢球體三軸的半徑比( 東方向∶ 北方向∶ 高程方向) 為1∶ 1∶0.5。距離冪估值過程中需要設(shè)置的參數(shù)見表2。

表2 距離冪估值部分參數(shù)設(shè)置Table 2 Part of the parameters of the distance power inverse ratio method

在設(shè)置約束條件時，可通過設(shè)置不同的邊界級數(shù)和內(nèi)部級數(shù)，使邊部塊段更好地與實體模型擬合。通常情況下，一般邊界級數(shù)可設(shè)置較大，如此邊界上細(xì)分的塊較多，更能夠有效擬合礦體邊界。本研究中，邊界級數(shù)設(shè)置為11，對應(yīng)的細(xì)分最小塊段尺寸為5 m×5 m ×3 m; 內(nèi)部級數(shù)設(shè)置為9，對應(yīng)的細(xì)分最小塊段尺寸為20 m×20 m×12 m。

4.2.2 距離冪估值

首先以0.2Cu 礦體為塊段模型估值范圍的約束條件進(jìn)行0.2Cu 礦體內(nèi)塊段估值，然后以0.1Cu 礦體為塊段模型估值范圍的約束條件進(jìn)行0.1Cu ～0.2Cu 礦體內(nèi)塊段估值，最后以0.03Mo 礦體為塊段模型估值范圍的約束條件進(jìn)行0.1Cu 礦體以外0.03Mo 礦體以內(nèi)塊段估值。模型估值約束分別為0.1Cu 礦體、0.2Cu 礦體、0.03Mo 礦體，在每一模型估值約束條件下，對應(yīng)不同的樣品組合文件，分別估值3 次，3 次橢球體搜索半徑成倍放大，選用的橢球搜索參數(shù)分別為100 m ×100 m ×50 m、200 m ×200 m×100 m、400 m×400 m ×200 m，至礦體范圍內(nèi)塊段全部估值完成，共需9 次估值。

4.2.3 其他屬性賦值

通過距離冪估值后，塊段模型內(nèi)已被賦予了Cu品位、距離Cu、Mo 品位等屬性值。根據(jù)實際生產(chǎn)情況，通常還需要賦予礦巖類型、礦體類型等屬性值，步驟是:①在數(shù)據(jù)管理窗口右擊“塊段模型”，添加“礦巖類型”、“礦體類型”等屬性值; ②點擊“常量賦值”對塊段模型進(jìn)行約束，對礦巖類型賦值時，可采用“0.1Cu 礦體模型內(nèi)部∪0.03Mo 礦體模型內(nèi)部”進(jìn)行約束，再進(jìn)行賦值;③對礦體類型進(jìn)行賦值時，可分別采用“礦體類型模型上部”、“礦體類型模型下部”進(jìn)行約束，再進(jìn)行賦值。

4.2.4 礦體模型品位分布

品位賦值后，可按Cu、Mo 的不同品位級別分礦種顯示礦體模型品位的分布情況，如圖8 所示。

圖8 礦體模型品位分布Fig.8 Grade distribution of the ore-body model

4.3 資源儲量估算結(jié)果

采用距離冪次反比法估算0.1Cu 礦體模型、0.2Cu 礦體模型，0.03Mo 礦體模型的資源儲量，結(jié)果如表3 ～表5 所示。

表3 0.1Cu 礦體模型內(nèi)資源儲量Table 3 Reserve estimation results of the 0.1-copper ore-body model

表4 0.2Cu 礦體模型內(nèi)資儲源量Table 4 Reserve estimation results of the 0.1-copper ore-body model

表5 0.03Mo 礦體模型內(nèi)資源儲量Table 5 Reserve estimation results of the 0.1-copper ore-body model

由表3 ～表5 可知，白容—崗講礦區(qū)Cu( ≥0.1%) 資源量約1.533 ×109t，金屬量約2.743 ×106t，Mo( ≥0.03%) 資源量約2.86×108t，金屬量約1.39×105t，與四川冶金設(shè)計勘査院資源儲量估算結(jié)果誤差較小，說明本研究估算的資源儲量具有較高的精度。

5 結(jié) 語

采用DIMINE 軟件構(gòu)建了西藏白容—崗講銅( 鉬) 礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫以及礦床三維實體模型，從三維空間角度形象、真實地展示了整個礦區(qū)的構(gòu)造形態(tài)、礦體的產(chǎn)狀以及變化特征。基于該三維地質(zhì)模型，采用距離冪次反比法對礦體進(jìn)行品位推估及儲量估算，估算結(jié)果具有較高的精度，可為礦山資源動態(tài)管理提供依據(jù)。

［1］ 曲曉明，侯增謙，黃 衛(wèi). 岡底斯斑巖銅礦( 化) 帶: 西藏第2 條“玉龍”銅礦帶［J］. 礦床地質(zhì)，2001，20(4) :355-366.

Qu Xiaoming，Hou Zengqian，Huang Wei. The Gangdise porphyry copper belt is the second“Yulong”copper belt.［J］. Mineral Deposits，2001，20(4) :355-366.

［2］ 鄭有業(yè)，多 吉，王瑞江，等. 西藏岡底斯巨型斑巖銅礦帶勘查研究最新進(jìn)展［J］. 中國地質(zhì)，2007，34(2) :324-334.

Zheng Youye，Duo Ji，Wang Ruijiang，et al. New advances in the study of the gigantic Gangdise porphyry copper metallogenic zone，Tibet［J］.Geology in China，2007，34(2) :324-334.

［3］ 姜 華，張慶松. 西藏崗講斑巖銅鉬礦區(qū)沿江侵入期次與找礦潛力［J］. 金屬礦山，2012(11) :27-29.

Jiang Hua，Zhang Qingsong. Magma intrusion times and prospecting potential of Gangjiang porphyry copper-molybdenum deposit，Tibet［J］.Metal Mine，2012(11) :27-29.

［4］ 張慶松，鄭立波，王光旺，等. 西藏崗講—白容斑巖銅鉬礦地質(zhì)特征及找礦方向［J］. 地質(zhì)找礦論叢，2012，27(3) :300-307.

Zhang Qingsong，Zheng Libo，Wang Guangwang，et al. Geological characteristics and ore-searching directions of Gangjiang-Bairong porphyry Cu-Mo deposit in Tibet［J］. Contribution to Geology and Mineral Resources Research ，2012，27(3) :300-307.

［5］ 王小春，晏子貴，周維德，等. 初論西藏岡底斯中段尼木西北部斑巖銅礦地質(zhì)特征［J］. 地質(zhì)與勘探，2002，38(1) :5-8.

Wang Xiaochun，Yan Zigui，Zhou Weide，et al.Preliminary study on geological features of porphyry-type copper deposits in the Northwestern Nimu，Middle Section of Gangdisi Belt，Tibet［J］. Geology and Exploration，2002，38(1) :5-8.

［6］ 張寶一，尚建嘎，吳鴻敏，等. 三維建模及可視化技術(shù)在固體礦產(chǎn)儲量估算中的應(yīng)用［J］. 地質(zhì)與勘探，2007，43(2) :76-81.

Zhang Baoyi，Shang Jianga，Wu Hongmin，et al. Application of 3D geological modeling and visualization in solid mineral resources estimation［J］.Geology and Exploration，2007，43(2) :76-81.

［7］ 劉海英，劉修國，李超嶺. 基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法的三維儲量估算系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］. 吉林大學(xué)學(xué)報: 地球科學(xué)版，2009，39( 3) :541-546.

Liu Haiying，Liu Xiuguo，Li Chaoling.Realization and application of 3D reserves estimation system based on geostatistics［J］. Journal of Jilin University:Earth Science Edition，2009，39(3) :541-546.

［8］ 李懷良，庹先國，蔣 鑫. 一種條帶狀銅多金屬礦儲量估算差值方法［J］. 金屬礦山，2015(7) :80-85.

Li Huailiang，Tuo Xianguo，Jiang Xin.A interpolation method for reserves estimation of banned Cu-polymetallic deposit［J］. Metal Mine，2015(7) :80-85.

［9］ 周 旋，王選問，金 瑜. 基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法的某鐵礦資源量估算［J］. 金屬礦山，2015(7) :86-90.

Zhou Xuan，Wang Xuanwen，Jin Yu. Reserves estimation of an iron deposit based on geostatistics method［J］. Metal Mine，2015(7) :86-90.

［10］ 余牛奔，齊文濤，王立歡，等. 基于3DMINE 軟件的三維地質(zhì)建模及儲量估算［J］. 金屬礦山，2015(3) :138-142.

Yu Niuben，Qi Wentao，Wang Lihuan，et al.Three-dimensional geological modeling and reserve estimation based on 3DMINE software:taking a well field of Balikun mining area，Xinjiang as an example［J］. Metal Mine，2015(3) :138-142.

［11］ 張長鎖. 礦業(yè)軟件在礦山三維可視化建模中的應(yīng)用［J］. 有色金屬:礦山部分，2011，63(6) :72-76.

Zhang Changsuo. Application of the mining software in three-dimensional visualization modeling［J］. Nonferrous Metals: Mining Section，2011，63(6) :72-76.

［12］ James D M，Phil A G.A GIS-based borehole data management and 3D visualization system.［J］. Computer Geosciences，2001( 3) :1699-1708.

［13］ 房智恒，王李管，何遠(yuǎn)富. 基于DIMINE 軟件的采礦方法真三維設(shè)計研究與實現(xiàn)［J］. 金屬礦山，2009(5) :129-131.

Fang Zhiheng，Wang Liguan，He Yuanfu. DIMINE-based research and realization of true 3D mining method design［J］. Metal Mine，2009(5) :129-131.

［14］ 蔣深竹. 三維礦業(yè)軟件DIMINE 軟件在廣西大新錳礦的應(yīng)用［J］. 中國錳業(yè)，2012，30(4) :38-42.

Jiang Shenzhu.Application of 3D mining software DIMINE software in Guangxi manganese ore［J］. China's Manganese Industry，2012，30(4) :38-42.

［15］ 蔣 權(quán)，陳建宏，楊海洋. 基于DIMINE 軟件系統(tǒng)的露天礦境界優(yōu)化研究［J］. 金屬礦山，2010(9) :13-17.

Jiang Quan，Chen Jianhong，Yang Haiyang.Study on open pit limit optimization based on DIMNE software system［J］. Metal Mine，2010(9) :13-17.

［16］ 蔣京名，王李管. DIMINE 礦業(yè)軟件推動我國數(shù)字礦山發(fā)展［J］. 中國礦業(yè)，2009，18(10) :90-91.

Jiang Jingming，Wang Liguan.DIMINE mining software promote the development of China's digital mine［J］. China Mining Magazine，2009，18(10) :90-91.

［17］ 余 璨，李 峰，張達(dá)兵，等. 基于DIMINE 的紅龍廠銅礦床地質(zhì)建模與儲量計算［J］. 金屬礦山，2015(2) :108-112.

Yu Can，Li Feng，Zhang Dabing，et al.Geological modeling and calculation of the reserves of Honglongchang copper deposit based on DIMINE［J］. Metal Mine，2015(2) :108-112.

［18］ 葉海旺，王 榮，韓亞民，等. 基于3DIMINE 的鄂西高磷赤鐵礦涼水井礦區(qū)三維建模［J］. 金屬礦山，2011(1) :89-92.

Ye Haiwang，Wang Rong，Han Yamin，et al.3DIMINE-based three dimensional modeling of high phosphorous Hematite mine of Liangshuijing orefield in West Hubei［J］. Metal Mine，2011(1) :89-92.

［20］ 張 焱，周永章，李文勝，等. 基于礦體三維地質(zhì)建模的云浮高倀礦區(qū)儲量計算［J］. 金屬礦山，2011(1) :93-97.

Zhang Yan，Zhou Yongzhang，Li Wensheng，et al.Reserves estimation for Yunfugaochang deposit based on 3D geological modeling of ore-body［J］. Metal Mine，2011(1) :93-97.